2021-2022学年华师大版八年级液体压强的精选练习
一.选择题(共8小题)
1.(2021 牡丹江)下列器材或装置中,不是利用连通器原理进行工作的是( )
A.喷水枪 B.船闸 C.锅炉水位计 D.茶壶
2.(2021 海南)如图为帕斯卡实验,在一个封闭的木桶内装满水,从桶盖上插入一根细长的管,向细管里只灌了几杯水,就把木桶压裂。这个实验说明液体压强大小与下列哪个因素有关( )
A.液体的重力 B.液体的体积 C.液体的深度 D.液体的密度
3.(2021 乐山)如图所示,小明用左侧容器来做“探究液体压强是否跟深度、液体的密度有关”的实验。则下列现象中符合事实的是( )
A.B.C.D.
4.(2021 无锡)如图所示,将压强计的金属盒放在水中某一深度处,U形管两侧液面出现高度差。下列操作会使高度差增大的是( )
A.仅将金属盒向上移动
B.仅将金属盒水平移动
C.仅改变金属盒面的朝向
D.仅在水中加入食盐,食盐溶解后
5.(2021春 临清市期中)如图所示为长江某水坝的示意图,水坝左侧水面高,B和C两点处于同一高度,A和C两点到各自液面的距离相等。水在A、B和C三点产生的压强分别为pA、pB和pC,则( )
A.pA<pB=pC B.pA=pC<pB C.pA>pB=pC D.pA<pC
6.(2021春 天山区校级期中)如图所示,一上面开口的圆柱形容器内盛有一定质量的水。容器底部开一个小孔,水从小孔中流出。下列图象中正确反映容器中水对容器底的压强p随时间t变化关系的是( )
A.B.C.D.
7.(2021春 澄城县期末)如图所示,一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸入水中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,这两次药瓶在水中的位置相同,下列说法中正确的是( )
A.两次橡皮膜都向外凸,第﹣次比第二次凸出更多
B.两次橡皮膜都向外凸,第二次比第一次凸出更多
C.两次橡皮膜都向内凹,第一次比第二次凹进更多
D.两次橡皮膜都向内凹,第二次比第一次凹进更多
8.(2021 长沙模拟)如图所示,完全相同的两个容器中分别装入甲乙两种不同的液体,下列分析正确的是( )
A.若甲乙的质量相等,则A点的压强等于B点的压强
B.若甲乙的质量相等,则C点的压强小于D点的压强
C.若甲乙对容器底部的压强相等,若要使甲对容器底部的压强小于乙对容器底部的压强,可以在两容器中分别倒入体积相等的液体
D.若甲乙对容器底部的压强相等,则甲的质量一定大于乙的质量
二.填空题(共6小题)
9.(2021 兰州)如图所示,质量为120g的平底烧瓶内装有300mL的水,静止放在水平桌面上,烧瓶底面积为30cm2,测得水的深度为5cm,则水对瓶底的压强为 Pa,烧瓶对桌面的压强为 Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
10.(2021 阜新)海上护航舰艇都采用前后编队航行,是因为舰艇平行急速行驶时,舰艇间水流速度大,压强 (选填“大”或“小”),会发生相撞事故。三峡大坝的船闸是利用 原理修建的,大坝上游水深100m处的压强是 Pa。(g=10N/kg,水的密度ρ=1.0×103kg/m3)
11.(2021 郴州)如图甲所示的容器放置在水平地面上,该容器上、下两部分都是圆柱体,其横截面积分别为S1、S2,容器底部装有控制阀门。容器内装有密度为0.8×103kg/m3的液体,液体通过控制阀门匀速排出的过程中,容器底部受到液体的压强p随时间t变化关系如图乙所示。则阀门打开前液体的深度H= cm,上、下两部分横截面积之比S1:S2= 。(g取10N/kg)
12.(2021 江西)利用图像可以描述物理量之间的关系。如图所示是“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的图像,由图像可知:同种液体内部的压强与深度成 ,液体密度ρ甲 ρ乙(选填“>”、“<”或“=”)。
13.(2021 南充)“奋斗号”是我国自行研制的世界领先深海潜水器,若在某次工作过程中该潜水器下潜深度为10000m,此时潜水器受到的海水压强为 Pa;若“奋斗号”舱门面积约为0.6m2,则舱门所受液体压力为 N(g=10N/kg,ρ海水≈1.03×103kg/m3)。
14.(2021 金华)2020年11月10日,中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,创造中国载人深潜新纪录。“奋斗者”号通过舱外机械臂,获取了一批样品,为进一步开展深渊科学研究提供了第一手资料。
(1)在下潜过程中,“奋斗者”号外表面所承受的液体压强将 (选填“增大”“减小”或“不变”);
(2)“奋斗者”号携带样品返航时,若以该样品为参照物,“奋斗者”号是 (选填“静止”或“运动”)的。
三.实验探究题(共1小题)
15.(2021 重庆)2020年11月10日,“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底,创造了10909m的中国载人深潜新纪录,标志着我国在载人深潜领域达到世界领先水平。这激发了小杨同学探究液体内部压强的兴趣,实验如图所示。
(1)图甲是U形管压强计,金属盒上的橡皮膜应该选用 (选填“薄”或“厚”)一些的较好,从结构来看,压强计 (选填“是”或“不是”)连通器。
(2)比较乙、丙两次实验可知:同种液体内部压强随深度的增加而 ;比较乙、丁两次实验可初步判断:液体内部压强与液体密度 (选填“有关”或“无关”)。
(3)根据液体内部压强的规律可知,“奋斗者”号深潜到10000m时每平方米的舱体受到的海水压力为 N(取ρ海水=1.03×103kg/m3),相当于质量为 t的物体受到的重力。
(4)若图丁的实验中U形管左右两侧水面的高度差为5cm,则橡皮管内气体的压强与管外大气压之差为 Pa;在图乙的实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜受到的液体压强将 (选填“变大”“变小”或“无法判断”)。
四.计算题(共1小题)
16.(2021 梧州)如图所示为某载人潜水器的示意图,该潜水器的质量为12t,若它在5min内从水面下潜到1800m深处作业。(g=10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)求:
(1)潜水器的重力;
(2)潜水器下潜时的平均速度;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强。
五.综合能力题(共1小题)
17.(2021 柳州)如图所示是甲、乙两个薄壁圆柱形容器,甲的底面积为S1=0.01m2,盛有质量为m1=2.4kg的盐水,乙的底面积为S2=0.012m2,盛有深度为h2=0.25m的酒精,已知盐水的密度ρ1=1.2×103kg/m3,酒精的密度ρ2=0.8×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)求甲中盐水的深度h1;
(2)求盐水在甲底部产生的压强p1;
(3)为使两种液体在各自容器底部产生的压强相等,小丁和小刚分别设计了不同的方案(如表),你认为他们的方案可行吗?请通过计算做出判断。
同学 所设计的方法
小丁 分别在甲、乙中抽出相同高度的盐水和酒精
小刚 分别在甲、乙中抽出相同体积的盐水和酒精
2021-2022学年华师大版八年级液体压强的精选练习
参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题)
1.(2021 牡丹江)下列器材或装置中,不是利用连通器原理进行工作的是( )
A.喷水枪 B.船闸 C.锅炉水位计 D.茶壶
【解答】解:喷水枪是利用水的压强的原理制成的,无论结构还是原理都不符合连通器;
故选:A。
2.(2021 海南)如图为帕斯卡实验,在一个封闭的木桶内装满水,从桶盖上插入一根细长的管,向细管里只灌了几杯水,就把木桶压裂。这个实验说明液体压强大小与下列哪个因素有关( )
A.液体的重力 B.液体的体积 C.液体的深度 D.液体的密度
【解答】解:由于是一根细管,所以倒入几杯水后,细管中水的深度增加的很多,根据液体压强的特点可知:液体压强随着深度的增加而增大,所以这一实验表明的是影响液体内部压强大小的因素是液体的深度。
故选:C。
3.(2021 乐山)如图所示,小明用左侧容器来做“探究液体压强是否跟深度、液体的密度有关”的实验。则下列现象中符合事实的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:A、隔板两侧液体的密度不同,深度相同,左侧盐水密度大,由p=ρgh可知,左侧盐水产生的压强大,橡皮膜应向右侧凸出,故A错误;
B、隔板两侧液体的密度不同,深度不同,左侧盐水密度大且深度大,由p=ρgh可知,左侧盐水产生的压强大,橡皮膜应向右侧凸出,故B错误;
C、隔板两侧液体的密度不同,深度相同,右侧盐水密度大,由p=ρgh可知,右侧盐水产生的压强大,橡皮膜应向左侧凸出,故C正确;
D、隔板两侧液体的密度相同,深度不同,左侧酒精深度大,由p=ρgh可知,左侧酒精产生的压强大,橡皮膜应向右侧凸出,故D错误。
故选:C。
4.(2021 无锡)如图所示,将压强计的金属盒放在水中某一深度处,U形管两侧液面出现高度差。下列操作会使高度差增大的是( )
A.仅将金属盒向上移动
B.仅将金属盒水平移动
C.仅改变金属盒面的朝向
D.仅在水中加入食盐,食盐溶解后
【解答】解:A、将金属盒向上移动,则浸入液体的深度变小,由液体压强的特点可知,此时压强减小,压强计U形管两边液面的高度差变小,故A错误。
B、仅将金属盒水平移动,液体的深度不变,压强不变,故B错误;
C、仅改变金属盒面的朝向,液体的深度不变,压强不变,故C错误;
D、仅在水中加入食盐,食盐溶解后,深度相同,食盐的密度大于水的密度,压强变大,故D正确。
故选:D。
5.(2021春 临清市期中)如图所示为长江某水坝的示意图,水坝左侧水面高,B和C两点处于同一高度,A和C两点到各自液面的距离相等。水在A、B和C三点产生的压强分别为pA、pB和pC,则( )
A.pA<pB=pC B.pA=pC<pB C.pA>pB=pC D.pA<pC
【解答】解:已知B和C两点处于同一高度,A和C两点到各自液面的距离相等,由图知:A、B、C三点处的深度为hA=hC<hB,由于水的密度确定,由p=ρgh可知,三点的压强关系为:pA=pC<pB。
故选:B。
6.(2021春 天山区校级期中)如图所示,一上面开口的圆柱形容器内盛有一定质量的水。容器底部开一个小孔,水从小孔中流出。下列图象中正确反映容器中水对容器底的压强p随时间t变化关系的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:容器底部受到液体的压强与液体的深度有关,深度越深压强越大,相同面积受到的压力就越大,相同时间从小孔流出的水量越多。随着H降低,水对容器底的压强逐渐减小,相同时间从小孔流出的水量减少,并且开始高度减小的得快,由p=ρgh可知,水对容器底的压强减小的越快,故A正确,BCD错误。
故选:A。
7.(2021春 澄城县期末)如图所示,一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸入水中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,这两次药瓶在水中的位置相同,下列说法中正确的是( )
A.两次橡皮膜都向外凸,第﹣次比第二次凸出更多
B.两次橡皮膜都向外凸,第二次比第一次凸出更多
C.两次橡皮膜都向内凹,第一次比第二次凹进更多
D.两次橡皮膜都向内凹,第二次比第一次凹进更多
【解答】解:因为液体内部向上下方向都有压强,所以每次橡皮膜都向内凹;
液体密度一定时,液体压强随深度的增加而增大,橡皮膜朝下时,浸入液体的深度大,橡皮膜凹进更多。
故选:D。
8.(2021 长沙模拟)如图所示,完全相同的两个容器中分别装入甲乙两种不同的液体,下列分析正确的是( )
A.若甲乙的质量相等,则A点的压强等于B点的压强
B.若甲乙的质量相等,则C点的压强小于D点的压强
C.若甲乙对容器底部的压强相等,若要使甲对容器底部的压强小于乙对容器底部的压强,可以在两容器中分别倒入体积相等的液体
D.若甲乙对容器底部的压强相等,则甲的质量一定大于乙的质量
【解答】解:
A、由图可知,甲、乙两容器内液体的体积关系为V甲液>V乙液,因两容器中的液体质量相等,所以由m=ρ液V可知,两容器内液体的密度关系为ρ甲液<ρ乙液;
两容器完全相同,则容器中向外凸出部分的容积V凸相同,因ρ甲液<ρ乙液,所以由G=mg=ρVg可知乙容器中凸出部分的液体重力较大,而两容器中液体的总重力相等,则两容器中柱形部分的液体重力G甲液′>G乙液′,所以由F=G柱液可知,两容器中液体对容器底部的压力F甲液>F乙液;又因为两个容器完全相同,其底面积相同,所以由压强定义式可知,两液体对容器底部的压强p甲液>p乙液﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由图可知,A、B两点到容器底部的距离相等,由p=ρ液gh和ρ甲液<ρ乙液可知,A、B两点到容器底部的压强关系为pA下<pB下﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②;
因p甲液>p乙液,所以,由pA上+pA下>pB上+pB下可知,pA上>pB上,即甲容器中液体对A点的压强大于乙容器中液体对B点的压强,故A错误;
B、由图可知,C、D两点到容器底部的距离相等,由p=ρ液gh和ρ甲液<ρ乙液可知,C、D两点到容器底部的压强关系为pC下<pD下﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③;
因p甲液>p乙液,所以,由pC上+pC下>pD上+pD下可知,pC上>pD上,即甲容器中液体对C点的压强大于乙容器中液体对D点的压强,故B错误;
C、若甲乙对容器底部的压强相等,由图可知,甲、乙两容器内液体的深度关系为h甲液>h乙液,所以由p=ρ液gh可知,两容器内液体的密度关系为ρ甲液<ρ乙液,在两容器中分别倒入体积相等的液体,因两容器相同,则容器内液体升高的高度相等,即△h甲=△h乙,由p=ρ液gh和ρ甲液<ρ乙液可知,两容器内液体对容器底部的压强增加量关系为△p甲<△p乙,则甲对容器底部的压强小于乙对容器底部的压强,故C正确;
D、若甲乙对容器底部的压强相等,因两容器相同,由F=pS知甲乙对容器底部的压力相等,则容器竖直方向上的甲的质量等于乙的质量,所以ρ甲<ρ乙,即容器凸起部分的甲的质量小于乙的质量,所以总的甲的质量小于乙的总的质量,故D错误。
故选:C。
二.填空题(共6小题)
9.(2021 兰州)如图所示,质量为120g的平底烧瓶内装有300mL的水,静止放在水平桌面上,烧瓶底面积为30cm2,测得水的深度为5cm,则水对瓶底的压强为 500 Pa,烧瓶对桌面的压强为 1.4×103 Pa。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
【解答】解:(1)水对瓶底的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣2m=500Pa;
(2)烧瓶内水的质量:m水=ρ水V=1×103kg/m3×300×10﹣6m3=0.3kg,
烧瓶和水的总质量:m=m瓶+m水=120×10﹣3kg+0.3kg=0.42kg,
烧瓶和水的总重力:G=mg=0.42kg×10N/kg=4.2N,
此时烧瓶对水平桌面的压力:F=G=4.2N,
烧瓶对水平桌面的压强:p===1.4×103Pa。
故答案为:500;1.4×103。
10.(2021 阜新)海上护航舰艇都采用前后编队航行,是因为舰艇平行急速行驶时,舰艇间水流速度大,压强 小 (选填“大”或“小”),会发生相撞事故。三峡大坝的船闸是利用 连通器 原理修建的,大坝上游水深100m处的压强是 1×106 Pa。(g=10N/kg,水的密度ρ=1.0×103kg/m3)
【解答】解:(1)由流体压强和流速的关系:流速大的地方压强小,流速小的地方压强大;可知:两舰艇并排行驶时,两舰艇之间的压强要小于外面的压强,从而使两舰艇逐渐靠近,有相撞的危险;
(2)人们根据连通器的原理修建了三峡大坝船闸,三峡大坝的船闸是世界上最大的连通器。
大坝上游水深100m处的压强为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×100m=1×106Pa。
故答案为:小;连通器;1×106。
11.(2021 郴州)如图甲所示的容器放置在水平地面上,该容器上、下两部分都是圆柱体,其横截面积分别为S1、S2,容器底部装有控制阀门。容器内装有密度为0.8×103kg/m3的液体,液体通过控制阀门匀速排出的过程中,容器底部受到液体的压强p随时间t变化关系如图乙所示。则阀门打开前液体的深度H= 15 cm,上、下两部分横截面积之比S1:S2= 1:4 。(g取10N/kg)
【解答】解:(1)由乙图可知,当t=0s时,p=1200Pa,
由p=ρgh可得,阀门打开前液体的深度:H===0.15m=15cm;
(2)设容器上面部分液体的高度为h1,h1对应的液体压强p1=1200Pa﹣400Pa=800Pa,
则h1===0.1m=10cm,
所以容器下面部分液体的高度为h2=H﹣h1=15cm﹣10cm=5cm;
由于匀速排液,则10﹣20s和20﹣30s排出液体的体积相同,且此时底面积均为S2,
则10s﹣20s液面下降的高度为:h2′=h2=×5cm=2.5cm;
由于始终是匀速排液,故0﹣10s和10﹣20s排出液体的体积也相等,
则S1h1=S2h2′,====1:4。
答案为:15;1:4。
12.(2021 江西)利用图像可以描述物理量之间的关系。如图所示是“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的图像,由图像可知:同种液体内部的压强与深度成 正比 ,液体密度ρ甲 > ρ乙(选填“>”、“<”或“=”)。
【解答】解由图像可知,同种液体内部的压强与深度关系图像是正比例函数图像,故同种液体内部的压强与深度成正比;
根据公式p=ρ液gh,结合图像可知,在深度相同时,液体压强p甲>p乙,所以,后面加ρ甲>ρ乙。
故答案为:正比;>。
13.(2021 南充)“奋斗号”是我国自行研制的世界领先深海潜水器,若在某次工作过程中该潜水器下潜深度为10000m,此时潜水器受到的海水压强为 1.03×108 Pa;若“奋斗号”舱门面积约为0.6m2,则舱门所受液体压力为 6.18×107 N(g=10N/kg,ρ海水≈1.03×103kg/m3)。
【解答】解:该潜水器下潜深度为10000m处所受海水的压强为:
p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.03×108Pa,
由p=可知,舱门所受液体压力为:
F=pS=1.03×108Pa×0.6m2=6.18×107N。
故答案为:1.03×108;6.18×107。
14.(2021 金华)2020年11月10日,中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,创造中国载人深潜新纪录。“奋斗者”号通过舱外机械臂,获取了一批样品,为进一步开展深渊科学研究提供了第一手资料。
(1)在下潜过程中,“奋斗者”号外表面所承受的液体压强将 增大 (选填“增大”“减小”或“不变”);
(2)“奋斗者”号携带样品返航时,若以该样品为参照物,“奋斗者”号是 静止 (选填“静止”或“运动”)的。
【解答】解:(1)由于液体内部压强随着深度的增加而增大,故“奋斗者”在下潜过程中,所受压强将增大;
(2)“奋斗者”号携带样品返航时,若以该样品为参照物,“奋斗者”号与样品之间没有发生位置的变化,是静止的。
故答案为:(1)增大;(2)静止。
三.实验探究题(共1小题)
15.(2021 重庆)2020年11月10日,“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底,创造了10909m的中国载人深潜新纪录,标志着我国在载人深潜领域达到世界领先水平。这激发了小杨同学探究液体内部压强的兴趣,实验如图所示。
(1)图甲是U形管压强计,金属盒上的橡皮膜应该选用 薄 (选填“薄”或“厚”)一些的较好,从结构来看,压强计 不是 (选填“是”或“不是”)连通器。
(2)比较乙、丙两次实验可知:同种液体内部压强随深度的增加而 增大 ;比较乙、丁两次实验可初步判断:液体内部压强与液体密度 有关 (选填“有关”或“无关”)。
(3)根据液体内部压强的规律可知,“奋斗者”号深潜到10000m时每平方米的舱体受到的海水压力为 1.03×108 N(取ρ海水=1.03×103kg/m3),相当于质量为 1.03×104 t的物体受到的重力。
(4)若图丁的实验中U形管左右两侧水面的高度差为5cm,则橡皮管内气体的压强与管外大气压之差为 500 Pa;在图乙的实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜受到的液体压强将 变大 (选填“变大”“变小”或“无法判断”)。
【解答】解:(1)在实验中,U形管压强计金属盒上的橡皮膜应该选用薄一些的为好,这样在测量时会较灵敏,实验效果明显;
U形管与压强计的探头连接后,一端被封闭,一端开口,所以不是连通器;
(2)比较乙、丙两次实验,两容器中的液体密度相同、金属盒所处的深度不相同,深度越深,高度差越大,压强越大,由此可知:在同种液体中,液体内部压强随液体深度的增加而增大;
比较乙、丁两次实验,金属盒在两种不同液体中的深度相同,U形管中液面高度差不同,由此可知:液体内部压强与液体密度有关;
(3)奋斗者”号深潜到10000m深处时,受到海水产生的压强:
p=ρ海水g h=1.03×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.03×108Pa,
由p=可得,每平方米外壁要承受到的海水压力:
F=p S=1.03×108Pa×1m2=1.03×108N,
由G=mg可得:m====1.03×107kg=1.03×104t;
(4)图丁中U形管左右两侧水面的高度差h=5cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差约为:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;
图乙中实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),容器底部受到液体压力增大,压强增大;
容器底压强可以分成金属盒以上和金属盒以下两部分,金属盒以下部分深度不变,加清水后液体密度变小,由p=ρgh知,金属盒以下部分液体压强变小,而容器底压强变大,所以金属盒(橡皮膜)以上的压强变大。
故答案为:(1)薄;不是;(2)增大;有关;(3)1.03×108;1.03×104;(4)500;变大。
四.计算题(共1小题)
16.(2021 梧州)如图所示为某载人潜水器的示意图,该潜水器的质量为12t,若它在5min内从水面下潜到1800m深处作业。(g=10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)求:
(1)潜水器的重力;
(2)潜水器下潜时的平均速度;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强。
【解答】解:(1)潜水器的重力:G=mg=12×103kg×10N/kg=1.2×105N;
(2)潜水器下潜时的平均速度:v===6m/s;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1800m=1.8×107Pa。
答:(1)潜水器的重力为1.2×105N;
(2)潜水器下潜时的平均速度为6m/s;
(3)潜水器在1800m深处受到海水的压强为1.8×107Pa。
五.综合能力题(共1小题)
17.(2021 柳州)如图所示是甲、乙两个薄壁圆柱形容器,甲的底面积为S1=0.01m2,盛有质量为m1=2.4kg的盐水,乙的底面积为S2=0.012m2,盛有深度为h2=0.25m的酒精,已知盐水的密度ρ1=1.2×103kg/m3,酒精的密度ρ2=0.8×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)求甲中盐水的深度h1;
(2)求盐水在甲底部产生的压强p1;
(3)为使两种液体在各自容器底部产生的压强相等,小丁和小刚分别设计了不同的方案(如表),你认为他们的方案可行吗?请通过计算做出判断。
同学 所设计的方法
小丁 分别在甲、乙中抽出相同高度的盐水和酒精
小刚 分别在甲、乙中抽出相同体积的盐水和酒精
【解答】解:(1)由ρ=可得,盐水的体积:V1===2×10﹣3m3,
所以盐水的深度:h1===0.2m;
(2)盐水对甲容器底部产生的压强:p1=ρ1gh1=1.2×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2400Pa;
(3)酒精的体积:V2=S2h2=0.012m2×0.25m=3×10﹣3m3,
①小丁的方案:分别在甲、乙中抽出相同高度的盐水和酒精,
则甲容器中剩余盐水的深度h1'=0.2m﹣Δh,乙容器中剩余酒精的深度h2'=0.25m﹣Δh,
假设此时两种液体在各自容器底部产生的压强相等,
则有p1'=p2',即ρ1gh1'=ρ2gh2',化简得:ρ1h1'=ρ2h2',
代入数据有:
1.2×103kg/m3×(0.2m﹣Δh)=0.8×103kg/m3×(0.25m﹣Δh),
解得:Δh=0.1m<0.2m,所以假设成立,即小丁的方案可行;
②小刚的方案:分别在甲、乙中抽出相同体积的盐水和酒精,
由V=Sh可知,抽出液体的高度:Δh=,
则甲容器中剩余盐水的深度h1''=0.2m﹣,乙容器中剩余酒精的深度h2''=0.25m﹣,
假设此时两种液体在各自容器底部产生的压强相等,
则有p1''=p2'',即ρ1gh1''=ρ2gh2'',化简得:ρ1h1''=ρ2h2'',
代入数据有:
1.2×103kg/m3×(0.2m﹣)=0.8×103kg/m3×(0.25m﹣),
解得:ΔV=7.5×10﹣4m3<2×10﹣3m3,所以假设成立,即小刚的方案可行;
综上所述,小丁和小刚的方案均可行。
答:(1)甲中盐水的深度h1为0.2m;
(2)盐水在甲底部产生的压强p1为2400Pa;
(3)通过计算可知小丁和小刚的方案均可行。